В 2012 году в рамках исследования MAssive Cluster Survey (MACS) Космический телескоп Хаббл (HST) обнаружили пару сталкивающихся скоплений галактик (MACS0416), которые в конечном итоге объединятся в еще большее скопление. Скопление MACS0416, расположенное примерно в 4,3 миллиарда световых лет от Земли, содержит несколько гравитационных линз, которые позволяют астрономам оглянуться назад во времени и увидеть галактики такими, какими они были, когда Вселенная была молодой. В новом сотрудничестве, символизирующем угасание факела, почтенный Хаббл и Космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST) объединились для проведения чрезвычайно детального исследования MACS0416.
Этот кластер стал первым в серии сверхглубоких обзоров, созданных в 2014 году в рамках беспрецедентной программы Frontier Fields. Это сотрудничество опиралось на массивные скопления галактик для проведения исследований гравитационного линзирования — явления, первоначально предсказанного общей теорией относительности Эйнштейна. Основываясь на том, как гравитационная сила массивных объектов изменяет кривизну пространства-времени вокруг них, эта программа использовала скопления галактик на переднем плане для усиления света от более слабых и удаленных объектов на заднем плане.
Изображения, сделанные Хаббл MACS0416 были выпущены в 2014 году и использовались в исследовании Cluster Lensing And Supernova с помощью телескопа Хаббл (CLASH), чтобы помочь ученым увидеть раннюю Вселенную и составить карту распределения темной материи. Наряду с другими изображениями сверхглубокого поля зрения, полученными в рамках программы Frontier Fields, эти изображения предоставили астрономам самые глубокие виды Вселенной за всю историю. Он также установил Хаббл как пионерская миссия по поиску более слабых и далеких галактик, существовавших в ранней Вселенной (примерно через 1 миллиард лет после Большого взрыва).
Одна из многих целей JWST — использовать свои новейшие инфракрасные инструменты для создания этой основы и обеспечения еще более глубокого взгляда на раннюю Вселенную. Объединение Хабблмощная оптика с УэббИспользуя инфракрасные изображения, два космических телескопа создали составное изображение, которое представляет лучшее из обеих обсерваторий. Комбинированный видимый и инфракрасный свет, размер которого составляет от 0,4 до 5 микрон в ближнем инфракрасном (NIR) спектре, представляет собой одно из наиболее полных изображений Вселенной, когда-либо полученных, и раскрывает множество деталей.
Сюда входит множество галактик за пределами скопления и далекие источники, которые различаются по расстоянию (и времени). Чтобы проиллюстрировать расстояния, самые короткие длины волн обозначены синим цветом, самые длинные волны — красным, а промежуточные длины волн — зеленым. Голубые галактики лучше всего были обнаружены Хаббл, и во многих из них наблюдалось интенсивное звездообразование, тогда как более красные галактики лучше всего были представлены Уэбб. Некоторые галактики также кажутся очень красными, потому что они содержат много космической пыли, которая поглощает свет в синем конце спектра.
Помимо эстетики, на изображении видно несколько объектов, яркость которых со временем меняется (так называемых временных объектов), что и было целью кампании. Чтобы найти эти объекты в MACS0416, команда использовала три эпохи наблюдений, полученных в рамках программы Prime Extragalactic Areas for Reionization and Lensing Science (PEARLS) — программы Guaranteed Time Observation (GTO) 1176. Целью этой программы было изучение эпоха сборки галактик и роста активного галактического ядра (АЯГ) в ранней Вселенной и включала наблюдения семи гравитационно-линзирующих скоплений с интервалом в несколько недель.
Они были объединены с дополнительными наблюдениями канадской исследовательской группы несмещенного кластерного исследования NIRISS (CANUCS). Это дало 14 транзиентов по всему полю зрения, двенадцать из которых расположены в трех сильно увеличенных галактиках, которые, вероятно, представляют собой отдельные звезды или системы из нескольких звезд. Остальные два транзиента находятся в пределах фоновых галактик с более умеренным увеличением и, вероятно, являются сверхновыми. Один объект выделялся среди всех: звездная система, увеличенная как минимум в 4000 раз, в галактике, существовавшей примерно через 3 миллиарда лет после Большого взрыва.
Команда назвала эту звездную систему «Мотра», отчасти из-за ее чрезвычайно яркой и увеличенной природы, а также из-за другой звезды с линзами, которую команда ранее идентифицировала и назвала «Годзиллой». Мотра также была видна в наблюдениях Хаббла, полученных в 2014 году, что удивительно, учитывая, что такие мощные эффекты линзирования обусловлены случайным расположением галактики на переднем плане и звезды на заднем плане. Команда предполагает, что это связано с дополнительным линзирующим объектом на переднем плане (возможно, звездным скоплением), масса которого, по их оценкам, составляет от 10 000 до 1 миллиона солнечных масс.
Тем не менее, тот факт, что команде удалось обнаружить так много транзиентов на основе наблюдений, проведенных за относительно короткое время, предполагает, что в этом и других кластерах можно найти гораздо больше. Это станет возможным благодаря регулярному мониторингу с Уэбб поскольку он продолжает свою запланированную на десять лет миссию (с возможным продлением до двадцати лет). Хаббл Между тем миссия непрерывно работает уже тридцать лет и не подает никаких признаков замедления!
Дополнительная литература: ЕКА
